I2S总线总结

导语: I2S总线是专门开发传输音频信号的总线

一、自然界声音频率的范围

自然界声音频率范围.png
  • 如上图所示,自然界声音的频率范围最大为20KHz,根据香浓采样定律,采样频率只要大于2*Fs,采集的数据即可无失真的还原原始信号,常见的CD,采样率为44.1KHz;这样当采样频率达到48KHz时即可无失真采样还原所有的声音信号。

二、数字音频的质量

  • 数字音频的质量取决于采样频率量化位数这两个参数,为了保真,在时间变化方向上取样点尽量密,取样率要高;在幅度取值上尽量细,量化比特率要高,直接的结果就是存储容量及传输信道容量要求的压力大;
  • 音频信号的传输率= 取样频率 × 样本的量化比特数 × 通道数。
    **传输速率与数据量举例**

三、I2S总线简述

  • I2S总线主要有3个信号:串行时钟BCLK、帧时钟LRCK、串行数据SDATA;有时为了使系统间能够更好地同步,还需要另外传输一个信号MCLK,称为主时钟,也叫系统时钟(Sys Clock),是采样频率的256倍或384倍。
  • 串行时钟BCLK:也叫SCLK,即对应数字音频的每一位数据,SCLK都有1个脉冲;SCLK的频率=2×采样频率×采样位数,2倍是因为I2S有左右两个通道。
  • 帧时钟LRCK:用于切换左右声道的数据。LRCK为“1”表示正在传输的是左声道的数据,为“0”则表示正在传输的是右声道的数据;LRCK的频率等于采样频率。
  • 串行数据SDATA:就是用二进制补码表示的音频数据。

四、数据信号特点

  • I2S格式的信号无论有多少位有效数据,数据的最高位总是出现在LRCK变化(也就是一帧开始)后的第2个SCLK脉冲处。这就使得接收端与发送端的有效位数可以不同。如果接收端能处理的有效位数少于发送端,可以放弃数据帧中多余的低位数据;如果接收端能处理的有效位数多于发送端,可以自行补足剩余的位。这种同步机制使得数字音频设备的互连更加方便,而且不会造成数据错位。
  • 左对齐格式
左对齐格式
  • 右对齐格式
    右对齐格式

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